マイクロニードル: 分類、製造、および用途

Aug 22, 2026

 

マイクロニードル (MN) は、経皮薬物送達、間質液サンプリング、信号検出、バイオセンシング、およびその他の生物医学用途向けに設計されたマイクロスケールの針構造です。彼らの恩恵を受ける痛みがなく、侵襲性が低く、ユーザーフレンドリーです。-その性質上、MN は広範な研究の注目を集めています。典型的な MN の範囲は次のとおりです。長さ25~2000μm、先端サイズは10–20 μm-従来の皮下注射針よりも大幅に鋭い。この形状により、MN は容易に侵入できます。角質層表皮や真皮にある神経線維や血管との接触を意図的に避けながら、(皮膚の最も外側のバリア)マイクロチャネルを作成します。

MN 製造の概念は、最初に提案されました。1976従来の経皮薬物送達の限界を克服するために。以来、1990s現代の微細加工技術の進歩により、多種多様な MN の開発に成功し、生物医学分野で広く応用されています。

マイクロニードルパッチと経皮送達の最新の進歩に関する前回の議論に続き、Engineering for Life (EFL) では、構造的および機能的特徴に基づいた MN の包括的な分類と、代表的な製造方法とケーススタディを提示します。


マイクロニードルの主な5種類

(参照: Advanced Drug Delivery Reviews、2019 - https://doi.org/10.1016/j.addr.2019.10.004)


1. 固体マイクロニードル (SMN)

中実マイクロニードルは平面基板上に製造され、通常は以下の範囲のアレイに配置されます。5×5~20×20、スパイクプレートに似ています。

カテゴリ

詳細

製作

レーザーアブレーションまたは機械的/化学的エッチングによる固体材料からの直接切断。マスターモールディングと電気メッキによっても製造されます。

ドラッグデリバリー

SMN はまず皮膚に挿入され、微細孔が形成されます。-除去後、薬物を充填したパッチが適用され、薬物は残りのチャネルを通ってより深い組織にゆっくりと拡散します。-あるいは、SMN は皮膚表面を引っ掻いて線状の微小傷を形成し、薬物の拡散を促進することもあります。{4}}

利点

機械的剛性が高いため、皮膚への浸透が容易かつ確実に行えます。

短所

脆性があると、輸送、取り扱い、または挿入中に針が折れるリスクが生じます。

📌 ケーススタディ: 生体適合性が向上した金-コーティングされた固体シリコン マイクロニードルの作製と特性評価- https://doi.org/10.1007/s00170-018-2596-3


2. 中空マイクロニードル (HMN)

中空マイクロニードルは本質的に従来の皮下注射針ですマイクロメートル寸法までスケールダウン。それらは、単一の針またはベースに取り付けられたアレイとして構成でき、内部管腔を通して液体または薬物を注入するための駆動力を提供する外部デバイスに接続できます。

カテゴリ

詳細

製作

熱可塑性押出-延伸プロセスなど。

ドラッグデリバリー

皮下注射と同様に、{0}液状の薬剤は圧力によって HMN 内腔を通って皮膚に注入されます。

利点

個々の患者に合わせた正確なオンデマンドの線量制御が可能になります。{0}

短所

皮膚の密着性により、送達速度と総液体量が制限される可能性があります。

📌 ケーススタディ: https://doi.org/10.1063/5.0008983


3. コーティングされたマイクロニードル (CMN)

コーティングされたマイクロニードルは次の方法で製造されます。生分解性および生体適合性のある材料、高分子量の薬物を皮膚に迅速に送達することができます。{0}薬物は針表面のコーティングとして固相に保存されるため、長期安定性が高まります。-

カテゴリ

詳細

製作

ディップ{0}}コーティング、ロール-コーティング、レイヤーごとのコーティング-、スプレー-コーティング。

ドラッグデリバリー

挿入後、水溶性薬物コーティングが MN 表面から皮膚に溶解し、その後針が引き込まれます。-

利点

費用対効果が高く、操作が簡単で、大量の薬剤を投与できます。{0}

短所

挿入中にコーティングが剥がれる場合があります。皮膚における溶解動態は薬物放出に影響を与えますが、正確に制御することは困難です。

📌 ケーススタディ: 経皮薬物送達のための均一かつ制御可能な薬物投与量を備えたコーティングされたマイクロニードルの新しい製造方法- https://doi.org/10.1007/s13346-022-01123-8


4. 溶解マイクロニードル (DMN)

溶解マイクロニードルは以下から製造されます。生体適合性、水溶性の-マトリックス材料、針の折れ残りや生体適合性に関する懸念を解消します。挿入すると、針の先端が間質液に溶解し、カプセル化された薬剤が自然に放出されます。

カテゴリ

詳細

製作

2 段階のキャスティング、液滴吹き込み、遠心リソグラフィー、光重合、描画リソグラフィーの 2 段階-。{1}

ドラッグデリバリー

生分解性ポリマーと{0}水溶性糖-ベースの薬物がマトリックス内にカプセル化されています。 DMN は皮膚内で完全に分解または溶解し、完全な薬物放出を実現します。

利点

優れた生体適合性。単一ステップの管理が簡素化されました(パッチの削除は必要ありません)。-生物学的に危険な鋭利な廃棄物はありません。

短所

薬物充填容量が限られている。皮膚への浸透に影響を与える適度な機械的強度。製造中または保管中に薬物の生物活性が失われる可能性があります。

📌 ケーススタディ: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120749


5. ハイドロゲル-形成マイクロニードル(HFMN)

ハイドロゲル-形成マイクロニードルは、ヒドロゲル-ポリマーマトリックスを形成する。挿入すると、これらのアレイは間質液を急速に吸収し、ヒドロゲルが膨張して形成されます。連続した遮るもののない導管持続的な薬物浸透を実現します。

カテゴリ

詳細

製作

モールド-ベースの手法とデジタル ライト プロセッシング(DLP)投影リソグラフィー。

ドラッグデリバリー

HFMN はその場で膨張してヒドロゲル導管を形成し、皮膚への薬物拡散の制御を可能にします。

利点

(a) 制御可能な放出プロファイルを備えた高薬物負荷。 (b) 架橋ポリマー材料により、針折れおよびそれに伴う皮膚損傷が回避されます。 (c) 膨潤性があるが-非溶解性の設計により、持続的かつ予測可能な薬物放出が可能になります。-

短所

ヒドロゲルポリマーには固有の柔軟性があるため、機械的剛性は依然として課題です。


概要比較表

タイプ

主な機能

配信メカニズム

主な制限事項

ソリッド(SMN)

高剛性

ポケ&パッチ

脆性/破損の危険性

中空 (HMN)

内部ルーメン

圧力による射出-

皮膚の緊張による制限

コーティング(CMN)

表面に薬剤が付着

溶解コーティング

制御されていない溶解速度論

溶解(DMN)

完全に分解可能なマトリックス

現場での溶解-

薬物負荷が低い、安定性に懸念がある

ハイドロゲル (HFMN)

膨潤性ポリマー

膨張-によって生じた導管

剛性不足


注記: この分類および技術概要は、Engineering for Life (EFL) によって編集されています。さらに詳しいリソースやコラボレーションの機会については、EFL に直接お問い合わせください。

news-1-1